Punktmonterte glasssystemer som oppfyller dette arkitektoniske kravet er spesielt populære i inngangspartier i første etasje eller offentlige områder. Nyere teknologiske fremskritt har gjort det mulig å bruke ultrasterke lim for å feste disse store pimpsteinene til tilbehør uten behov for å bore hull i glasset.
Den typiske plasseringen i bakken øker sannsynligheten for at systemet må fungere som et beskyttende lag for bygningens beboere, og dette kravet overgår eller overgår typiske vindlastkrav. Noen tester har blitt utført på punktfestesystemet for boring, men ikke på limingsmetoden.
Formålet med denne artikkelen er å registrere en simuleringstest ved bruk av et sjokkrør med eksplosive ladninger for å simulere en eksplosjon for å simulere virkningen av en eksplosiv belastning på en bundet transparent komponent. Disse variablene inkluderer eksplosjonsbelastningen definert av ASTM F2912 [1], som utføres på en tynn plate med en SGP-ionomersandwich. Denne forskningen er første gang den kan kvantifisere den potensielle eksplosive ytelsen for storskala testing og arkitektonisk design. Fest fire TSSA-beslag med en diameter på 60 mm (2,36 tommer) til en glassplate som måler 1524 x 1524 mm (60 tommer x 60 tommer).
De fire komponentene som ble belastet til 48,3 kPa (7 psi) eller lavere skadet eller påvirket ikke TSSA og glasset. Fem komponenter ble belastet under trykk over 62 kPa (9 psi), og fire av de fem komponentene viste glassbrudd, noe som førte til at glasset forskjøv seg fra åpningen. I alle tilfeller forble TSSA festet til metallbeslagene, og det ble ikke funnet noen funksjonsfeil, adhesjon eller binding. Testing har vist at den testede TSSA-konstruksjonen, i samsvar med kravene i AAMA 510-14, kan gi et effektivt sikkerhetssystem under en belastning på 48,3 kPa (7 psi) eller lavere. Dataene som genereres her kan brukes til å konstruere TSSA-systemet for å møte den spesifiserte belastningen.
Jon Kimberlain (Jon Kimberlain) er den avanserte applikasjonseksperten for Dow Cornings høyytelsessilikoner. Lawrence D. Carbary (Lawrence D. Carbary) er en Dow Cornings høyytelsesbyggeindustriforsker som også er silikon- og ASTM-forsker.
Strukturell silikonfeste for glasspaneler har blitt brukt i nesten 50 år for å forbedre estetikken og ytelsen til moderne bygninger [2] [3] [4] [5]. Festemetoden kan lage en jevn, kontinuerlig yttervegg med høy gjennomsiktighet. Ønsket om økt gjennomsiktighet i arkitekturen førte til utvikling og bruk av kabelnettvegger og boltstøttede yttervegger. Arkitektonisk utfordrende landemerkebygninger vil inkludere dagens moderne teknologi og må overholde lokale bygge- og sikkerhetsforskrifter og standarder.
Det transparente strukturelle silikonlimet (TSSA) har blitt studert, og en metode for å støtte glasset med boltfestede deler i stedet for å bore hull har blitt foreslått [6] [7]. Den transparente limteknologien med styrke, heft og holdbarhet har en rekke fysiske egenskaper som lar designere av fasadevegger designe tilkoblingssystemet på en unik og nyskapende måte.
Runde, rektangulære og trekantede tilbehør som oppfyller estetiske og strukturelle krav er enkle å designe. TSSA herdes sammen med det laminerte glasset som behandles i en autoklav. Etter at materialet er fjernet fra autoklavsyklusen, kan 100 % verifiseringstesten fullføres. Denne kvalitetssikringsfordelen er unik for TSSA fordi den kan gi umiddelbar tilbakemelding på den strukturelle integriteten til enheten.
Slagfastheten [8] og støtdempingseffekten til konvensjonelle strukturelle silikonmaterialer har blitt studert [9]. Wolf et al. leverte data generert av Universitetet i Stuttgart. Disse dataene viser at, sammenlignet med den kvasistatiske tøyningshastigheten spesifisert i ASTM C1135, er strekkfastheten til det strukturelle silikonmaterialet ved en maksimal tøyningshastighet på 5 m/s (197 tommer/s). Styrke og forlengelse øker. Indikerer forholdet mellom tøyning og fysiske egenskaper.
Siden TSSA er et svært elastisk materiale med høyere modul og styrke enn strukturell silikon, forventes det å ha samme generelle ytelse. Selv om laboratorietester med høye tøyningsrater ikke er utført, kan det forventes at den høye tøyningsraten i eksplosjonen ikke vil påvirke styrken.
Det boltede glasset er testet, oppfyller standarder for eksplosjonsdemping [11] og ble utstilt på Glass Performance Day i 2013. De visuelle resultatene viser tydelig fordelene med mekanisk festing av glasset etter at det er knust. For systemer med ren limfeste vil dette være en utfordring.
Rammen er laget av amerikansk standard stålskinne med dimensjoner på 151 mm dybde x 48,8 mm bredde x 5,08 mm stegtykkelse (6” x 1,92” x 0,20”), vanligvis kalt C 6” x 8,2# spor. C-skinnene er sveiset sammen i hjørnene, og en 9 mm (0,375 tommer) tykk trekantet seksjon er sveiset i hjørnene, tilbaketrukket fra rammens overflate. Et 18 mm (0,71 tommer) hull ble boret i platen slik at en bolt med en diameter på 14 mm (0,55 tommer) enkelt kan settes inn i den.
TSSA-metallbeslag med en diameter på 60 mm (2,36 tommer) er 50 mm (2 tommer) fra hvert hjørne. Bruk fire beslag på hvert glassstykke for å gjøre alt symmetrisk. Det unike med TSSA er at det kan plasseres nær kanten av glasset. Boretilbehør for mekanisk feste i glass har spesifikke dimensjoner som starter fra kanten, som må innlemmes i designet og må bores før herding.
Størrelsen nær kanten forbedrer gjennomsiktigheten til det ferdige systemet, og reduserer samtidig vedheftet til stjerneskjøten på grunn av det lavere dreiemomentet på den typiske stjerneskjøten. Glasset som er valgt for dette prosjektet er to 6 mm (1/4") herdede, gjennomsiktige 1524 mm x 1524 mm (5′x 5′) lag laminert med Sentry Glass Plus (SGP) ionomer-mellomfilm 1,52 mm (0,060) tommer.
En 1 mm (0,040 tommer) tykk TSSA-skive påføres en grunnet rustfri stålkobling med 60 mm (2,36 tommer) diameter. Primeren er utviklet for å forbedre holdbarheten til vedheft til rustfritt stål og er en blanding av silan og titanat i et løsemiddel. Metallskiven presses mot glasset med en målt kraft på 0,7 MPa (100 psi) i ett minutt for å gi fukting og kontakt. Plasser komponentene i en autoklav som når 11,9 bar (175 psi) og 133 °C (272 °F) slik at TSSA-en kan nå den 30-minutters bløtleggingstiden som kreves for herding og binding i autoklaven.
Etter at autoklaven er ferdig og avkjølt, inspiser hver TSSA-kobling og stram den deretter til 55 Nm (40,6 fotpund) for å vise en standardbelastning på 1,3 MPa (190 psi). Tilbehør til TSSA leveres av Sadev og er identifisert som R1006 TSSA-tilbehør.
Monter hoveddelen av tilbehøret til herdeskiven på glasset og senk den ned i stålrammen. Juster og fest mutterne på boltene slik at det utvendige glasset er i flukt med utsiden av stålrammen. 13 mm x 13 mm (1/2″ x ½”) skjøten rundt glassets omkrets er forseglet med en todelt silikonstruktur slik at trykkbelastningstesten kan begynne neste dag.
Testen ble utført med et sjokkdempende rør ved Explosives Research Laboratory ved University of Kentucky. Det støtdempende røret består av et forsterket stålhus, som kan installere enheter opptil 3,7 m x 3,7 m på fronten.
Slagrøret drives ved å plassere eksplosiver langs lengden av eksplosjonsrøret for å simulere de positive og negative fasene av eksplosjonshendelsen [12] [13]. Plasser hele glass- og stålrammen inn i det støtdempende røret for testing, som vist i figur 4.
Fire trykksensorer er installert inne i sjokkrøret, slik at trykk og puls kan måles nøyaktig. To digitale videokameraer og et digitalt speilreflekskamera ble brukt til å ta opp testen.
MREL Ranger HR-høyhastighetskameraet, som er plassert nær vinduet utenfor sjokkrøret, fanget testen med 500 bilder per sekund. Plasser en 20 kHz avbøyningslaseropptaker nær vinduet for å måle avbøyningen i midten av vinduet.
De fire rammeverkskomponentene ble testet totalt ni ganger. Hvis glasset ikke forlater åpningen, test komponenten på nytt under høyere trykk og støt. I hvert tilfelle registreres måltrykk og impuls- og glassdeformasjonsdata. Deretter vurderes hver test også i henhold til AAMA 510-14 [Festestration System Voluntary Guidelines for Explosion Hazard Mitigation].
Som beskrevet ovenfor ble fire rammeenheter testet inntil glasset ble fjernet fra åpningen til sprengningsporten. Målet med den første testen er å nå 69 kPa ved en puls på 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-ms). Under den påførte belastningen knuste glassvinduet og løsnet fra rammen. Sadev-punktbeslag gjør at TSSA fester seg til knust herdet glass. Da det herdede glasset knuste, forlot glasset åpningen etter en nedbøyning på omtrent 100 mm (4 tommer).
Under økende kontinuerlig belastning ble ramme 2 testet tre ganger. Resultatene viste at feilen ikke oppsto før trykket nådde 69 kPa (10 psi). De målte trykkene på 44,3 kPa (6,42 psi) og 45,4 kPa (6,59 psi) vil ikke påvirke komponentens integritet. Under det målte trykket på 62 kPa (9 psi) forårsaket glassavbøyningen brudd, slik at glassvinduet ble stående i åpningen. Alt TSSA-tilbehør er festet med knust herdet glass, som i figur 7.
Under økende kontinuerlig belastning ble ramme 3 testet to ganger. Resultatene viste at feilen ikke oppsto før trykket nådde målet 69 kPa (10 psi). Det målte trykket på 48,4 kPa (7,03) psi vil ikke påvirke komponentens integritet. Datainnsamlingen tillot ikke nedbøyning, men visuell observasjon fra videoen viste at nedbøyningen av ramme 2, test 3, og ramme 4, test 7 var lik. Under måletrykket på 64 kPa (9,28 psi) resulterte nedbøyningen av glasset målt ved 190,5 mm (7,5 tommer) i brudd, slik at glassvinduet ble stående i åpningen. Alt TSSA-tilbehør er festet med knust herdet glass, som i figur 7.
Med økende kontinuerlig belastning ble ramme 4 testet tre ganger. Resultatene viste at feilen ikke oppsto før trykket nådde målet på 10 psi for andre gang. De målte trykkene på 46,8 kPa (6,79) og 64,9 kPa (9,42 psi) vil ikke påvirke komponentens integritet. I test nr. 8 ble glasset målt til å bøye seg 100 mm (4 tommer). Det forventes at denne belastningen vil føre til at glasset knuser, men andre datapunkter kan innhentes.
I test nr. 9 bøyde det målte trykket på 65,9 kPa (9,56 psi) glasset med 190,5 mm (7,5 tommer) og forårsaket brudd, slik at glassvinduet ble stående i åpningen. Alt TSSA-tilbehør er festet med det samme knuste herdede glasset som i figur 7. I alle tilfeller kan tilbehøret enkelt fjernes fra stålrammen uten noen åpenbar skade.
TSSA-verdien for hver test forblir uendret. Etter testen, når glasset forblir intakt, er det ingen visuell endring i TSSA-verdien. Høyhastighetsvideoen viser glasset knuse midt i spennet og deretter forlate åpningen.
Fra sammenligningen av glassbrudd og ingen brudd i figur 8 og figur 9 er det interessant å merke seg at glassbruddmodusen oppstår langt unna festepunktet, noe som indikerer at den ubundne delen av glasset har nådd bøyepunktet, som raskt nærmer seg. Glass sprøhetsflytegrense er relativ til den delen som forblir bundet.
Dette indikerer at de ødelagte platene i disse delene sannsynligvis vil bevege seg under testen på grunn av skjærkrefter. Ved å kombinere dette prinsippet og observasjonen om at feilmodusen ser ut til å være sprøhet av glasstykkelsen ved limgrensesnittet, etter hvert som den foreskrevne belastningen øker, bør ytelsen forbedres ved å øke glasstykkelsen eller kontrollere nedbøyningen på andre måter.
Test 8 av ramme 4 er en hyggelig overraskelse i testanlegget. Selv om glasset ikke er skadet slik at rammen kan testes på nytt, kan TSSA-en og omkringliggende tetningslister fortsatt tåle denne store belastningen. TSSA-systemet bruker fire 60 mm fester for å støtte glasset. De designmessige vindlastene er levende og permanente belastninger, begge på 2,5 kPa (50 psf). Dette er en moderat design, med ideell arkitektonisk gjennomsiktighet, viser ekstremt høye belastninger, og TSSA forblir intakt.
Denne studien ble utført for å avgjøre om limet i glasssystemet har noen iboende farer eller mangler med tanke på lavnivåkrav til sandblåsingsytelse. Et enkelt 60 mm TSSA-tilbehørssystem installeres åpenbart nær kanten av glasset og har ytelsen til glasset knuser. Når glasset er designet for å motstå brudd, er TSSA en levedyktig tilkoblingsmetode som kan gi en viss grad av beskyttelse samtidig som bygningens krav til gjennomsiktighet og åpenhet opprettholdes.
I henhold til ASTM F2912-17-standarden når de testede vinduskomponentene farenivået H1 på C1-standardnivået. Sadev R1006-tilbehøret som ble brukt i studien er ikke berørt.
Det herdede glasset som brukes i denne studien er det «svake leddet» i systemet. Når glasset er knust, kan ikke TSSA og den omkringliggende tetningslisten holde på en stor mengde glass, fordi en liten mengde glassfragmenter blir liggende igjen på silikonmaterialet.
Fra et design- og ytelsessynspunkt har TSSA-limsystemet vist seg å gi et høyt beskyttelsesnivå i fasadekomponenter av eksplosiv kvalitet på det opprinnelige nivået av eksplosive ytelsesindikatorer, noe som har blitt bredt akseptert av industrien. Den testede fasaden viser at når eksplosjonsfaren er mellom 41,4 kPa (6 psi) og 69 kPa (10 psi), er ytelsen på farenivået betydelig forskjellig.
Det er imidlertid viktig at forskjellen i fareklassifisering ikke kan tilskrives limsvikt, slik det fremgår av den kohesive sviktmodusen til lim og glassfragmenter mellom fareterskelverdiene. I følge observasjoner er glassstørrelsen justert på riktig måte for å minimere nedbøyning og forhindre sprøhet på grunn av økt skjærrespons i grensesnittet mellom bøying og feste, noe som ser ut til å være en nøkkelfaktor for ytelse.
Fremtidige design kan kanskje redusere farenivået under høyere belastninger ved å øke tykkelsen på glasset, fikse punktets posisjon i forhold til kanten og øke kontaktdiameteren til limet.
[1] ASTM F2912-17 Standard glassfiberspesifikasjon, glass og glasssystemer utsatt for belastninger i høy høyde, ASTM International, West Conshawken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F2912-17 [2] Hilliard, JR, Paris, CJ og Peterson, CO, Jr., «Strukturelt tetningsmiddelglass, tetningsteknologi for glasssystemer», ASTM STP 638, ASTM International, West Conshooken, Pennsylvania, 1977, s. 67–99 sider. [3] Zarghamee, MS, TA, Schwartz og Gladstone, M., «Seismisk ytelse av strukturelt silikaglass», Bygningstetting, tetningsmiddel, glass og vanntett teknologi, bind 1. 6. ASTM STP 1286, JC Myers, redaktør, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 1996, s. 46–59. [4] Carbary, LD, «Gjennomgang av holdbarhet og ytelse til silikonkonstruksjonsglassvindusystemer», Glass Performance Day, Tampere Finland, juni 2007, konferanseprotokoll, sidene 190–193. [5] Schmidt, CM, Schoenherr, WJ, Carbary LD, og ​​Takish, MS, «Ytelse av silikonstrukturlim», Glass System Science and Technology, ASTM STP1054, CJ University of Paris, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, 1989, s. 22–45. [6] Wolf, AT, Sitte, S., Brasseur, M., J. og Carbary L. D, «Transparent strukturelt silikonlim for feste av glassdispensering (TSSA) Foreløpig vurdering av stålets mekaniske egenskaper og holdbarhet», The Fourth International Durability Symposium «Construction Sealants and Adhesives», ASTM International Magazine, publisert online, august 2011, bind 8, utgave 10 (11. november 2011), JAI 104084, tilgjengelig fra følgende nettsted: www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/JAI/PAGES/JAI104084.htm. [7] Clift, C., Hutley, P., Carbary, LD, Silikonlim med gjennomsiktig struktur, Glass Performance Day, Tammerfors, Finland, juni 2011, Møteprotokoller, sidene 650–653. [8] Clift, C., Carbary, LD, Hutley, P., Kimberlain, J., «Ny generasjon strukturelt silikaglass» Facade Design and Engineering Journal 2 (2014) 137–161, DOI 10.3233 / FDE-150020 [9] Kenneth Yarosh, Andreas T. Wolf og Sigurd Sitte «Vurdering av silikongummitetningsmidler i design av skuddsikre vinduer og fasadevegger med høye bevegelseshastigheter», ASTM International Magazine, utgave 1. 6. Artikkel nr. 2, ID JAI101953 [10] ASTM C1135-15, Standard testmetode for bestemmelse av strekkfasthetsytelsen til strukturelle tetningsmidler, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 2015, https:/ /doi.org/10.1520/C1135-15 [11] Morgan, T., «Fremgang i «Eksplosjonssikkert boltfestet glass», Glass Performance Day, juni 2103, møtereferat, s. 181–182 [12] ASTM F1642 / F1642M-17 Standard testmetode for glass og glasssystemer utsatt for høy vindbelastning, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] Wedding, William Chad og Braden T. Lusk. «En ny metode for å bestemme responsen til eksplosjonssikre glasssystemer på eksplosive belastninger.» Metric 45.6 (2012): 1471–1479. [14] «Frivillige retningslinjer for å redusere eksplosjonsfaren i vertikale vindussystemer» AAMA 510-14.